Labor atorio de Resistencia de Materiales: Materi ales: Ensayo de Com presión
2009
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL“FRANCISCO DE MIRANDA”
AREA DE TECNOLOGÍA COMPLEJO ACADEMICO “EL SABINO”
PUNTO FIJO – EDO. FALCON UNIDAD CURRICULAR: LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES
PRACTICA Nº 2: ENSAYO DE COMPRESIÒN
PREPARADO POR: ING. LUIS EDUARDO DELGADO MANTILLA ING. RAMÒN VILCHEZ PUNTO FIJO, MAYO DEL 2009.
Labor atorio de Resistencia de Materiales: Ensayo de Com presión
INTRODUCCIÒN Mientras que en la tracción las deformaciones son alargamientos, en la compresión son acortamientos en las piezas cortas, y pandeos o flexiones en las piezas largas. En el primer caso el material se rompe por aplastamiento, en el segundo por flexión. En general los materiales de textura fibrosa como las maderas, trabajan mejor a la tracción, en cambio las texturas granulosas (fundición, rocas) tienen una mayor resistencia a la compresión. Para el ensayo de compresión es necesario identificar el tipo de material del cual está constituido la probeta (Dúctil, Maleable o Frágil) y así determinar los efectos que ocasiona la compresión según las propiedades mecánicas que presentan los materiales asociados a dichas características.
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1.- OBJETIVOS 1.1.- Objetivo General Conocer el comportamiento de los materiales al aplicarles fuerzas colineales.
1.2 Objetivos Específicos Conceptualización Identificar los tipos de materiales utilizados para este ensayo. Analizar el comportamiento de las propiedades mecánicas de las probetas de madera sometidas a esfuerzo de compresión. Realizar el ensayo.
2.- MARCO TEORICO 2.1 Esfuerzo de com presión Es el estado donde los materiales se encuentran sometidos a dos fuerzas o cargas colineales de sentido opuesto, que actúan hacia el interior del material. Como se muestra en la siguiente figura 1. Y viene dado por la siguiente fórmula:
Fuerza perpendicular al área transversal del elemeto Área transversal del elemto _
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C AT
L o C
C
L f C
C
Figu ra Nº 1. Elemento so metid o a com pres ión.
También se puede decir, que la compresión es una fuerza que prensa, que tiende a causar una reducción del volumen del elemento cuando
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está en un estado de tensión en el cual las partículas se aprietan entre sí. La compresión actúa de forma distinta en materiales rígidos en el cual la deformación será mínima, siempre que la fuerza no supere sus límites. Si esto pasa, el material se doblará y sobre él se producirá un esfuerzo de flexión. Mientras que en los materiales plásticos se producirá una deformación en las laterales, los cuales se deformarían hacia los lados.
Figura 2. Materiales ensayados a com presión 2.2
Maleabilidad
Es cualidad que tienen los materiales de adquirir deformaciones permanentes cuando se le aplican ensayos de compresión, esta deformación viene dada por un aplastamiento una característica muy peculiar de este tipo de materiales es que se puede deformar con gran facilidad al aplicarles esfuerzos en su área
2.3 Fragilidad Es la propiedad que tienen los materiales de fracturarse o romperse sin sufrir deformación cuando se le aplican cargas.
2.4 Ductilidad Es cualidad que tienen los materiales de adquirir deformaciones permanentes cuando se le aplican ensayos de tracción o tensión, esta deformación se presenta por un alargamiento en el material.
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2.5 Comportamiento de los Materiales sometidos a compresión: 2.5.1 Materiales Frágiles: Resistencia última, mayor que la ocurrida en el ensayo de tensión. No presenten punto de cedencia en ningún caso. El esfuerzo de rotura coincide con el esfuerzo máximo. Formación de conos de desprendimientos y destrucción de materiales debido a la llegada al límite de rotura. Su deformación es muy pequeña en comparación con los materiales dúctiles. Se fractura con mayor facilidad en comparación con un material dúctil.
2.5.2 Materiales Dúctiles: Presentan los mismos valores en sus características, tanto en tensión como en la compresión. Fluencia del material con dilatación transversal progresiva al rebasar el límite tanto de proporcionalidad como de elasticidad.
2.5.3 Materiales Maleables: Se hace predecible su fractura ya que presentan una deformación visible (grande). Fluencia del material con dilatación transversal progresiva al rebasar el límite tanto de proporcionalidad como de elasticidad
2.6 Diferencias entre el ensayo de compresión y tensión en cuanto su esfuerzo y deformación Compresión: Se utilizan materiales frágiles y Maleables. El material frágil no resiste el impacto (Frágil). Su resistencia última más elevada (Frágil).
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Tracción: Se utiliza para materiales dúctiles. El material dúctil resiste el impacto. La resistencia última que presenta los materiales es menos elevada en los materiales dúctiles.
2.7 Limitaciones del ensayo de compresión: Dificultad de aplicar una carga concéntrica o axial. Una probeta de sección circular es preferible a otras formas. Se realiza a materiales duros, semiduros y blandos.
2.8 Diferencias y similitudes entre tracción y compresión: Similitudes:
Ambos ensayos utilizan el mismo equipo, la prensa universal. Las probetas son sometidas a fuerzas axiales, que se incrementan gradualmente. Se pueden determinar el esfuerzo aplicado y la deformación que se provocan en el material. A través de cálculos se puede determinar los límites de elasticidad y el límite de proporcionalidad. Diferencias:
En el ensayo de tracción la fuerza aplicada en los extremos es hacia fuera del material, mientras que el de compresión es hacia adentro del mismo. En tracción hay una disminución del área, mientras que en compresión hay un aumento. En compresión el material busca deformarse más que ro mperse. Con respecto a materiales dúctiles la fase de rotura ocurre en tracción, por otro lado, en compresión se produce aplastamiento o escurrimiento del material.
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3.- MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS
3.1 Prensa Universal
Figura 2. Máquina de Ensayo de Tracción (Prensa Universal)
3.2 Materiales 3.2.1 Ensayo de compresión simple en madera: La madera constituye un material que tanto trabaja a la tracción como a la compresión, se debe tener en cuenta la orientación de las fibras para cada tipo de esfuerzo. Por lo tanto, este caso no es excluyente en el ensayo de compresión, como podría ser para aceros. La madera es material anisótropo formado por un haz de tubos huecos que siguen aproximadamente la dirección longitudinal del tronco (fibras) con una estructura especialmente diseñada para resistir las tensiones que se ejercen en esa dirección (paralelas a las fibras). En tal sentido, cuando se aplican fuerzas que van en dirección perpendicular a las fibras el esfuerzo que soporta es mucho menor. Isótropo : cuerpo y objetos en los que las propiedades difieren según la
dirección considerada. Por ende, se consideran propiedades mecánicas
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diferentes en virtud a la dirección de las fibras paralelas o perpendiculares a la dirección del esfuerzo.
3.2.2 Ensayos de compresión en distintos Materiales La deformación en los materiales al aplicarles fuerzas de compresión va a depender del tipo de material (maleable, frágil o dúctil), de allí el estudio de los efectos de la compresión, notándose propiedades mecánicas distintas en cada uno de ellos y observando las diferencias en sus curvas. En la grafica 1 se observa curvas correspondientes a materiales ensayados en compresión.
Grafica 1. Materiales sometidos a Compresión
